饱和砂土中吸力式组合三桩基础抗斜拉承载特性研究

发布时间：2021-04-26 19:56

　　近年来,随着深海油气资源的大力开发,吸力式桩基础在我国及世界海洋工程中的应用发展迅猛,其凭借施工方便、造价低廉及可回收利用等显著优势被广泛的应用于各种浮式结构的系泊锚固基础中。该种桩基础通常由钢制大圆桶构成。然而由于油气开发向深海领域的不断迈进,新型浮式结构的投入使用对于传统吸力式桩基础的承载性能提出了更高的要求,使得单桩的几何尺寸大大增加,极大提高了运输和安装难度、增加了工程造价。吸力式组合三桩基础的提出可以有效提高桩基础的整体承载性能,增加基础整体刚度,并使组合三桩的几何尺寸趋于合理,重量减轻,方便运输和安装,降低工程造价,特别适合作为深海浮式结构的锚固基础。作为浮式结构锚固基础的吸力式桩基础主要在桩身侧面承受向上的斜拉荷载。目前,针对此种加载模式组合三桩基础承载的研究刚刚起步,尚缺乏被广泛认可的理论体系和计算方法,进行实际工程应用还需要做大量的工作。为此,本文依托太原理工大学的大型土工槽进行了饱和砂土中吸力式组合三桩基础的大比尺室内模型试验,分析了单桩及组合三桩基础在斜拉静荷载作用下的承载特性和破坏机制,并通过ABAQUS有限元分析软件对模型试验结果进行了扩展,得出了一些有益的成... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：183 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 吸力式桩概述
        1.2.1 吸力式桩安装
        1.2.2 吸力式桩发展概况
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 模型试验研究
        1.3.2 吸力式桩基础承载力和变形分析方法
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 砂土中单桩及组合三桩基础抗斜拉模型试验技术
    2.1 试验场地概述
        2.1.1 土工槽概况
        2.1.2 试验用砂
    2.2 试验模型构件
        2.2.1 模型桩尺寸参数
        2.2.2 模型桩材料性能参数
    2.3 模型试验装置
        2.3.1 试验加载装置
        2.3.2 吊装及沉贯装置
        2.3.3 给排水装置
        2.3.4 测量装置及测点布置
    2.4 试验方案和试验步骤
        2.4.1 试验方案
        2.4.2 试验步骤
        2.4.3 预试验
        2.4.4 桩身位移及倾角的计算
    2.5 试验结果初步分析
        2.5.1 单桩基础试验初步分析
        2.5.2 三桩基础试验初步分析
    2.6 小结
第三章 砂土中单桩及组合三桩基础抗斜拉承载特性模型试验结果分析
    3.1 等位移比下桩基础承载力对比分析
        3.1.1 单桩与三桩等位移比承载性能分析
        3.1.2 不同工况桩基础等位移比下承载性能分析
    3.2 桩基础在斜拉荷载下的极限承载力的确定
        3.2.1 极限承载力的确定方法
        3.2.2 位移点及荷载变形曲线的选取
        3.2.3 单桩及三桩极限承载力
    3.3 桩基础的破坏标准
    3.4 桩身转角β的分析
        3.4.1 不同荷载作用角度的影响
        3.4.2 不同长径比的影响
        3.4.3 不同桩间距的影响
    3.5 小结
第四章 砂土中单桩及组合三桩基础抗斜拉位移及破坏模式的试验结果分析
    4.1 单桩基础位移及破坏模式分析
        4.1.1 单桩基础的桩体平动及转动分析
        4.1.2 单桩基础的破坏模式分析
    4.2 三桩基础位移及破坏模式分析
        4.2.1 三桩基础的桩体平动及转动分析
        4.2.2 三桩基础的破坏模式分析
        4.2.3 三桩基础的局部变形分析
    4.3 在斜拉荷载作用下单桩及组合三桩基础破坏机理的初步分析
    4.4 小结
第五章 砂土中单桩及组合三桩基础抗斜拉承载特性的数值分析
    5.1 ABAQUS数值分析方法简述
    5.2 有限元计算模型
        5.2.1 物理模型
        5.2.2 本构模型
        5.2.3 接触边界处理
        5.2.4 材料参数的选取
        5.2.5 网格划分、边界条件及荷载施加
        5.2.6 有限元分析工况
    5.3 有限元结果分析
        5.3.1 有限元分析与试验结果对比
        5.3.2 斜拉荷载作用下组合三桩基础破坏机理
        5.3.3 桩间距（B）对组合三桩基础抗斜拉承载特性的影响
        5.3.4 荷载作用点位置对组合三桩基础抗斜拉承载特性的影响
    5.4 小结
第六章 砂土中单桩及组合三桩基础抗斜拉承载力计算方法研究
    6.1 概述
        6.1.1 极限平衡法简述
        6.1.2 桩的相对刚度分析
    6.2 单桩抗斜拉承载力的极限平衡解法
        6.2.1 单桩竖向极限承载力
        6.2.2 单桩水平极限承载力分析
        6.2.3 单桩抗斜拉极限承载力
    6.3 三桩抗斜拉承载力分析
        6.3.1 三桩的等效直径
        6.3.2 三桩抗斜拉极限承载力的计算
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 进一步研究建议
参考文献
致谢
攻读学位期间参与的课题和发表的学术论文
论文独创性说明
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]组合荷载作用下裙式吸力基础承载特性数值分析[J]. 李大勇,亓义菘,张雨坤.  广西大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]海南环岛海砂物理力学性质对比研究[J]. 刘顺凯,胡伟,邹贵华,向晖.  工程地质学报. 2017(03)
[3]筒形基础在单点系泊系统中的应用[J]. 王江宏,黄怀州.  石油和化工设备. 2017(04)
[4]饱和砂土中吸力式沉箱基础的极限承载力计算方法[J]. 邱月,黎冰,吴迪,王钰轲,刘勇.  河北工程大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]软土中吸力式桶形基础倾覆承载性能离心模型试验[J]. 朱斌,应盼盼,邢月龙.  岩土力学. 2015(S1)
[6]水平单调荷载作用下饱和细砂中裙式吸力基础土压力特性分析[J]. 李大勇,郭彦雪,高玉峰,张雨坤.  土木工程学报. 2015(01)
[7]对接国家战略 推进上海海洋工程产业创新发展[J]. 周国平.  船舶与海洋工程. 2014(02)
[8]南海浮式生产储油装置总体设计与关键技术研究——以恩平油田新建FPSO为例[J]. 范模.  中国海上油气. 2013(05)
[9]砂土中吸力式沉箱基础的最佳荷载作用点位置模型试验研究[J]. 黎冰,郑翔,高玉峰,沙成明,邱月.  岩土力学. 2013(09)
[10]饱和细砂中裙式吸力基础水平单调加载模型试验——承载力及变形分析[J]. 李大勇,冯凌云,张雨坤,郭彦雪.  岩土工程学报. 2013(11)

博士论文
[1]吸力锚锚泊系统安装与服役性状研究[D]. 国振.浙江大学 2011
[2]大直径扩底单桩水平载荷试验研究[D]. 王俊林.郑州大学 2011
[3]水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究[D]. 孙曦源.大连理工大学 2009
[4]软土地基上吸力式沉箱基础的抗拔承载特性研究[D]. 王志云.大连理工大学 2008
[5]滩海吸力式桶形基础承载力特性研究[D]. 武科.大连理工大学 2007

硕士论文
[1]吸入式组合桩在水平和竖向拉力作用下的有限元分析[D]. 黄绍梁.太原理工大学 2016
[2]软土地基上吸入式组合桩的承载力特性[D]. 曲瑾.太原理工大学 2014
[3]吸力锚的有限元数值分析[D]. 韩智臣.大连理工大学 2013
[4]近海风机吸力式桶形基础基于变形控制的复合承载力研究[D]. 张文龙.浙江大学 2013
[5]倾斜荷载作用下吸力式沉箱抗拔性能试验研究[D]. 徐冰.大连理工大学 2008



本文编号：3162022